Zdecydowana większość negatywnych skutków ubocznych związanych ze zbyt dużą ilością białka ma swoje korzenie w układzie krążenia nerek. Chociaż są tacy, którzy kwestionują te komplikacje zdrowotne, wielu twierdzi, że przede wszystkim nadmiar białka, którego organizm nie może wchłonąć, powoduje zwiększoną produkcję mocznika w moczu, a to może prowadzić do wielu różnych skutków ubocznych w całym ciało. Mechanizmem wytwarzania moczu w organizmie są nerki, więc zwiększone obciążenie pracą może zwiększać ryzyko choroby nerek i pogorszenia już istniejących problemów z nerkami. Bardziej pośrednio proces ten może zwiększać ryzyko wystąpienia dny moczanowej, a częste oddawanie moczu może prowadzić do odwodnienia. Ponadto wapń jest wydalany z moczem w połączeniu z nadmiarem mocznika, a niektórzy badacze twierdzą, że może to zwiększać ryzyko osteoporozy i kamieni nerkowych.
Mówiąc dokładniej, powodem, dla którego zbyt dużo białka prowadzi do wyższego stężenia mocznika w moczu, jest to, że nadmiar białka zostaje przeniesiony do wątroby, gdzie animokwasy zostaną przekształcone w inne użyteczne cząsteczki w procesie zwanym deanimacją. Podczas tego procesu azot z animokwasów jest przekształcany przez wątrobę najpierw w amoniak, a następnie w mocznik. Wydalanie tego z moczem jest zadaniem nerek, ale zbyt duża ilość białka w diecie stanowi duże obciążenie dla tych narządów. Ci, którzy już cierpią na jakąś formę choroby nerek, najlepiej powinni utrzymywać spożycie białka na stałym poziomie.
Dna moczanowa jest formą zapalenia stawów, która charakteryzuje się nagromadzeniem kwasu moczowego w stawach. Niektórzy twierdzą, że stały nadmiar białka w organizmie zwiększa ryzyko wystąpienia dny moczanowej. Nerki zwykle odgrywają zasadniczą rolę w wydalaniu kwasu moczowego z organizmu, ale dodatkowy nałożony na nie wysiłek może osłabić tę funkcję.
Częstsze oddawanie moczu jest oczywistym efektem ubocznym powyższego procesu biologicznego. Za każdym razem, gdy osoba oddaje mocz, aby wydalić dodatkowy mocznik, nieuchronnie zostanie również wydalona woda. W rezultacie zbyt duża ilość białka może szybko doprowadzić do odwodnienia, na co mogą wskazywać takie objawy, jak ból głowy, skurcze mięśni lub zawroty głowy.
Co więcej, nadmierne poziomy mocznika wytwarzane podczas tego procesu zwykle prowadzą do niestabilnego poziomu pH. Naukowcy zaobserwowali zwiększone stężenie wapnia w moczu osób, które mają zbyt dużo białka w swojej diecie, a niektórzy uważają, że ten wapń istnieje, aby zrównoważyć poziom pH. Chociaż istnieje pewien spór, może to stwarzać ryzyko osteoporozy, ponieważ organizm może w tym celu ponownie wchłaniać wapń z kości. Niektórzy uważają, że zwiększenie spożycia wapnia może to zrekompensować. Ponadto wyższe stężenie wapnia krążącego w nerkach może zwiększać ryzyko powstawania kamieni nerkowych.